Science：发现细胞转分化的关键

小丫

一个特化的细胞如何改变自己的身份？最近，法国国家科研中心分子细胞及遗传学研究所（Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire）的一个研究小组，调查了这一现象（被称为转分化，transdifferentiation，一种类型分化的细胞转变成为另一种类型的分化细胞的现象）的一个100%有效的自然例子。一些细胞通过这一过程失去了它们的特性并获得了一个新的身份，该过程可能更普遍地与脊椎动物的组织或器官再生有关，并且对再生医学来说，是一种有前途的研究途径。本研究发现了这一转化过程相关表观遗传学因素的作用，强调了这一过程的动态性，并指出了有效转分化的关键机制。该研究小组与居里研究所合作，将相关研究结果发表在2014年8月15日的《Science》杂志。

& N' B+ k" }8 o+ ?: }7 u我们的身体是由许多细胞构成，这些细胞在发育期间获得特性，在每个器官中实现精确的功能：我们称它们为分化细胞。一般细胞会保持它们的特异性，直到死去，但是有研究证明，一些细胞能改变状态，并获得新的功能。这很罕见，但是存在于许多物种中，被称为“转分化（transdifferentiation）”。

- d/ _" f9 V& W0 w" W( x该研究小组在秀丽隐杆线虫（C. elegans，一种透明的小线虫）中研究了这一过程，在其体内一个直肠细胞自然转变为运动神经元。这种转化——从一种细胞类型到另外一种——发生而没有细胞分裂，是通过一系列定义良好的步骤，这些步骤总是导致相同的结果。研究人员调查了使这一转化过程如此稳定的因素。

/ E0 u5 Y+ a+ d; d. @该研究小组已经阐明了几个转录因子在这一转分化过程中的作用。但是，这些新的研究结果展现了可调节基因表达的所谓“表观遗传学”因素的作用。两个蛋白复合物参与了这一机制。这些酶作用于一个组蛋白，当一个突变改变它们的行为时，转分化就停止，直肠细胞不再转化成神经元。
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# ^4 k- T) s* A  T5 |研究人员观察到，这两个复合物以不同的步骤起作用，它们的作用可能变为，与它们相关的转录因子的功能。这些结果强调了正确步骤链对于这些分子的重要性：转分化机制的动态性是其稳定性的必要条件。

4 y7 K' e; ]" f8 M5 H) M在这一生物过程中，遗传学和表观遗传学因素各自起什么作用，是一个激烈争论的主题。这项工作表明，这些因素中的每一个如何在转分化中起作用：转录因子负责起始反应，而表观遗传学因素则保证恒定的结果。研究还进一步表明，在“正常”条件下，表观遗传学因素是偶然的，但是当存在环境压力时，它们是不可或缺的。所以，对于增大这一机制的有效性，并确保面临外部变化时仍然保持稳定而言，表观遗传学因素起着至关重要的作用。
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0 V( R) {# Z3 q, t) x" |转分化是一种了解甚少的现象。它可能与我们在一些生物中所观察到的器官再生有关，例如蝾螈，能够在受伤后重建自己的眼透镜。这些结果带来新的关键信息，可帮助我们了解如何控制这一过程，并可能为有前景的治疗方法打开一条途径，特别是再生医学领域。

原文检索：

S. Zuryn, A. Ahier, M. Portoso, E. R. White, M.-C. Morin, R. Margueron, S. Jarriault. Sequential histone-modifying activities determine the robustness of transdifferentiation. Science, 15 August 2014; DOI:10.1126/science.1255885